本發(fā)明涉及揮發(fā)性有機(jī)物治理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種氣液傳質(zhì)箱及生物滴濾塔。

背景技術(shù)：

隨著電子、能源、化工、醫(yī)藥等行業(yè)的迅速發(fā)展進(jìn)入大氣中的污染物越來越多。石油化工、油漆涂料、印刷等工業(yè)生產(chǎn)過程的揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Orgnaic Compounds,簡稱VOCS)，以及有機(jī)溶劑污水處理廠、畜牧養(yǎng)殖廠和垃圾填埋場等可密閉區(qū)域產(chǎn)生的惡臭廢氣。揮發(fā)性有機(jī)化合物種類繁多并且分布廣，由于多數(shù)VOCs有毒、有惡臭，部分有致癌作用，在陽光照射下，有機(jī)廢氣污染可以與氮氧化物、碳?xì)浠衔锇l(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，且鹵烴類VOCs可破壞臭氧層，已成為繼顆粒物、氮氧化物和二氧化硫之后另一大類空氣污染物，其帶來的環(huán)境問題己受到廣泛關(guān)注，環(huán)保部明確規(guī)定，在“十二五”期間，要建立完善的揮發(fā)性有機(jī)物污染防治體系。

揮發(fā)性有機(jī)廢氣VOCs的生物法處理主要有生物過濾、生物滴濾和生物洗滌三種方式。相比于吸收法、吸附法、催化燃燒法、中和法和氧化法等傳統(tǒng)物化法，生物法是一種環(huán)境友好技術(shù)，具有處理效果好、操作穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用低、無二次污染等優(yōu)勢，特別適合處理大流量、低濃度廢氣。生物法處理VOCs廢氣的實(shí)質(zhì)就是微生物在適宜的環(huán)境條件下,利用廢氣中的VOCs作為其生命活動(dòng)的能源和養(yǎng)分,經(jīng)過代謝作用,最終將轉(zhuǎn)化成兩部分代謝產(chǎn)物：一部分作為細(xì)胞代謝的能源和細(xì)胞組成物質(zhì)；一部分為無害的小分子無機(jī)物和不完全降解物質(zhì),其中,只含有碳?xì)湓氐淖罱K產(chǎn)物為CO2和H2O。生物滴濾塔是最常用的一種生物法處理VOCs廢氣的裝置，它主要通過滴濾塔內(nèi)填料表面附著的微生物的新陳代謝過程，把有機(jī)污染物降解為CO2、水和無機(jī)鹽等物質(zhì)，并利用廢氣作為營養(yǎng)或能源生成新的微生物細(xì)胞質(zhì)，形成穩(wěn)定平衡的微生態(tài)環(huán)境，可以持續(xù)的代謝轉(zhuǎn)化廢氣中的污染物質(zhì)。

生物滴濾塔，也叫固定膜生物洗滌器，由于在凈化廢氣及除臭方面的優(yōu)越性，生物滴濾塔已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。但是在現(xiàn)有技術(shù)生物滴濾法處理有機(jī)廢氣過程中，由于揮發(fā)性有機(jī)物難溶，在氣液相間傳質(zhì)效果差，填料利用率低，沒有充分發(fā)揮生物凈化系統(tǒng)的處理能力，因此強(qiáng)化氣液相間揮發(fā)性有機(jī)物的傳質(zhì)可以提高生物滴濾塔對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的處理效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種氣液傳質(zhì)箱，可提高揮發(fā)性有機(jī)物的傳質(zhì)效果。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種生物滴濾塔，可提高生物凈化系統(tǒng)的凈化能力。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種氣液傳質(zhì)箱，工作氣體通過氣液傳質(zhì)箱與工作液體進(jìn)行傳質(zhì)，包括：箱本體、用于輸送工作氣體的進(jìn)氣管、文丘里管、進(jìn)液管以及用于泵送工作液體的輸送泵，進(jìn)液管與輸送泵匹配連接。箱本體內(nèi)形成第一空間、用于盛放工作液體的第二空間。進(jìn)氣管具有位于第一空間的連接段。進(jìn)液管具有第一進(jìn)液端和第一排液端，第一進(jìn)液端連接箱本體，且第一進(jìn)液端的管腔與第二空間連通；文丘里管具有依次連接的第一擴(kuò)徑段、收縮段以及第二擴(kuò)徑段，第一擴(kuò)徑段、第二擴(kuò)徑段分別位于第一空間、第二空間，收縮段位于第一空間。第一排液端位于第一空間并與第一擴(kuò)徑段連接，且第一排液端的管腔與第一擴(kuò)徑段的管腔連通，進(jìn)氣管的連接段與收縮段連接，且連接段的管腔與收縮段的管腔連通。

優(yōu)選地，文丘里管具有液體輸送方向，連接段具有氣體輸送方向，連接段被配置為以氣體輸送方向垂直液體輸送方向的方式與收縮段連接。

一種生物滴濾塔，包括：塔本體、噴淋系統(tǒng)、氣液傳質(zhì)箱，塔本體具有依次連接的儲(chǔ)液段、氣體分布段、固定填料的填料段。且儲(chǔ)液段的豎直高度小于填料段的豎直高度，氣液傳質(zhì)箱通過管道與氣體分布段連接，并通過管道連通第一空間和氣體分布段的腔室。噴淋系統(tǒng)包括相互匹配連接的噴淋泵與噴淋管，噴淋管具有伸入儲(chǔ)液段的第二進(jìn)液端、用于向填料噴淋工作液體且位于填料段的第二排液端。

優(yōu)選地，生物滴濾塔還包括固設(shè)于氣體分布段內(nèi)的氣體分布器，氣液傳質(zhì)箱通過管道與氣體分布器連接。

優(yōu)選地，生物滴濾塔還包括用于向儲(chǔ)液段內(nèi)注入氣體的曝氣管。

優(yōu)選地，曝氣管匹配連接有曝氣頭。

優(yōu)選地，生物滴濾塔還包括連接于第二排液端的液體分布器，第二排液端通過液體分布器向填料噴淋工作液體。

優(yōu)選地，生物滴濾塔還包括填料翻堆系統(tǒng)，填料翻堆系統(tǒng)包括翻堆電機(jī)和由翻堆電機(jī)驅(qū)動(dòng)的攪拌槳，攪拌槳位于填料段內(nèi)且伸入填料。

優(yōu)選地，由填料段至儲(chǔ)液段的方向填料段包括依次間隔分布的上段填料、中段填料、下段填料，且下段填料的粒徑＞中段填料的粒徑＞上段填料粒徑。

優(yōu)選地，下段填料、中段填料均為陶粒填料，上段填料為半軟性填料。

上述方案的有益效果：

本發(fā)明提供了一種氣液傳質(zhì)箱及生物滴濾塔，氣液傳質(zhì)箱設(shè)置有文丘里管，文丘里管一端與進(jìn)氣管相連接，中部與工作液體的進(jìn)液管相連，另一端插入工作液體液面以下。利用文丘里管的管徑變化與工作原理，實(shí)現(xiàn)混合氣和工作液體的充分接觸混合，強(qiáng)化揮發(fā)性有機(jī)物和空氣中的氧氣在工作液體中的傳質(zhì)效果。生物滴濾塔的充分利用氣液傳質(zhì)箱的傳質(zhì)功能，從而提高生物凈化系統(tǒng)的處理能力。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的氣液傳質(zhì)箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1提供的生物滴濾塔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1提供的生物滴濾塔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1與傳統(tǒng)生物滴濾塔去除對(duì)間二甲苯的效果對(duì)比圖。

圖標(biāo)：100-生物滴濾塔；200-生物滴濾塔；101-廢氣進(jìn)氣系統(tǒng)；102-箱本體；103-風(fēng)機(jī)；104-第一管道；105-第二管道；107-氣液傳質(zhì)箱；109-進(jìn)氣管；111-文丘里管；113-第三管道；115-進(jìn)氣口；117-排氣口；119-進(jìn)液管；121-循環(huán)泵；123-第一空間；125-第二空間；127-連接段；129-第一進(jìn)液端；131-第一排液端；133-第一擴(kuò)徑段；135-收縮段；136-第二擴(kuò)徑段；137-輸送泵；141-塔本體；143-儲(chǔ)液段；144-氣體分布段；145-填料段；147-噴淋系統(tǒng)；148-液體分布器；151-填料架；153-上段填料；155-中段填料；157-下段填料；159-噴淋泵；161-噴淋管；162-第二進(jìn)液端；163-氣體分布器；164-第二排液端；165-填料翻堆系統(tǒng)；167-攪拌軸；169-曝氣管；171-曝氣頭；173-活性污泥。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

實(shí)施例1

參閱圖1，本實(shí)施例提供了一種氣液傳質(zhì)箱107，包括：箱本體102、進(jìn)氣管109、文丘里管111、進(jìn)液管119、輸送泵137。

在本實(shí)施例中，箱本體102內(nèi)部具有用于盛放有工作液體的空腔，并且該空腔被工作液體劃分為第一空間123與第二空間125。工作液體放置于第二空間125內(nèi)。

其中，工作液體可以是各種用于處理廢氣的液體，進(jìn)一步地還可以是添加了營養(yǎng)元素與增溶作用的非離子型表面活性劑吐溫80的混合水溶液，添加的營養(yǎng)元素是可供微生物所生長需要的，表面活性劑的加入也能增加氣液之間的互溶效果，由此也能相應(yīng)強(qiáng)化氣液傳質(zhì)效果。

在本實(shí)施例中，參見圖1和圖2，進(jìn)氣管109個(gè)數(shù)為一根并與箱本體102連接。具體地，進(jìn)氣管109的一端為連接段127，進(jìn)氣管109的另一端與廢氣進(jìn)氣系統(tǒng)101中風(fēng)機(jī)103的第一管道104相連。廢氣進(jìn)氣系統(tǒng)101的風(fēng)機(jī)103引入有機(jī)廢氣和空氣的混合氣，風(fēng)機(jī)103通過第一管道104連接進(jìn)氣管109，以正壓的方式把混合氣送入箱本體102內(nèi)，從而提供氣液傳質(zhì)箱107內(nèi)工作氣體的輸送動(dòng)力。

在本實(shí)施例中，進(jìn)液管119個(gè)數(shù)為一根并與箱本體102連接。具體地，進(jìn)液管119包括第一進(jìn)液端129與第一排液端131。其中，第一進(jìn)液端129與箱本體102相連并伸入到工作液體中，并且第一進(jìn)液端129的管腔與第二空間125連通。第一排液端131位于第一空間123。進(jìn)液管119還可以設(shè)置有輸送泵137，進(jìn)液管119與輸送泵137匹配連接。輸送泵137負(fù)責(zé)抽提工作液體以提供輸送工作液體的動(dòng)力。

在本實(shí)施例中，文丘里管111個(gè)數(shù)為一根，位于箱本體102內(nèi)，文丘里管111具有依次連接的第一擴(kuò)徑段133、收縮段135、第二擴(kuò)徑段136。文丘里管111的管腔與進(jìn)液管119的管腔以及進(jìn)氣管109的管腔連通。

其中，第一擴(kuò)徑段133、第二擴(kuò)徑段136分別位于第一空間123與第二空間125，第一排液端131與第一擴(kuò)徑段133連接，第一排液端131的管腔與第一擴(kuò)徑段133的管腔連通。進(jìn)氣管109的連接段127與收縮段135連接，進(jìn)氣管109的連接段127的管腔與收縮段135的管腔連通。并且，在本實(shí)施例中，文丘里管111具有液體輸送方向，連接段127具有氣體輸送方向，連接段127被配置為以氣體輸送方向垂直液體輸送方向的方式與收縮段135連接。參閱圖2，文丘里管111排出的廢氣先進(jìn)入生物滴濾塔100的底部，然后填料底部以氣液逆流的方式向上運(yùn)移，強(qiáng)化了廢氣中的污染物和氧氣向工作液體中的傳質(zhì)效果。并且，文丘里管111的這種管徑的粗細(xì)變化設(shè)計(jì)，與氣液進(jìn)入的方向設(shè)計(jì)都能幫助氣液充分的混合，從而提高氣液的傳質(zhì)效果。

其中，根據(jù)風(fēng)機(jī)103中所輸送的風(fēng)量的大小，文丘里管111的數(shù)量可以是多根，使得在風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)能隨之適應(yīng)性地進(jìn)行調(diào)節(jié)以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

參閱圖2，本實(shí)施例提供了一種生物滴濾塔100，包括：塔本體141、噴淋系統(tǒng)147、氣液傳質(zhì)箱107、循環(huán)泵121、填料翻堆系統(tǒng)165。

在本實(shí)施例中，塔本體141具有依次連接的儲(chǔ)液段143、固定填料的填料段145、氣體分布段144，并且塔本體141還設(shè)置有進(jìn)氣口115與排氣口117。塔本體141的進(jìn)氣口115與氣液傳質(zhì)箱107通過第三管道113連接。氣液傳質(zhì)箱107排出的氣體通過第三管道113進(jìn)入塔本體141。排氣口117位于塔本體141的頂部，用于排放被凈化之后的氣體。

其中，儲(chǔ)液段143位于生物滴濾塔100的底部。儲(chǔ)液段143用于收集和儲(chǔ)存噴淋后的工作液體，箱本體102內(nèi)的工作液體與儲(chǔ)液段143內(nèi)的工作液體相同。當(dāng)然，還可以根據(jù)施工要求向位于儲(chǔ)液段143中的工作液體中加入活性污泥173，使得經(jīng)過氣液傳質(zhì)箱107強(qiáng)化傳質(zhì)后的廢氣進(jìn)入儲(chǔ)液段143時(shí)可以進(jìn)行預(yù)處理，保持微生物始終處于好氧狀態(tài)。

其中，填料段145包括上段填料153、中段填料155、下段填料157。填料放置于填料架151上，填料架151固定于塔本體141側(cè)壁。下段填料157的填料為粒徑均勻的大粒徑陶粒填料，中段填料155為粒徑均勻的中粒徑陶粒填料，上段填料153為粒徑均勻的小粒徑半軟性填料。這樣裝填能夠使生物滴濾塔100在保持較低阻力的同時(shí)，使惡臭氣體徑向濃度相同，軸向濃度變化均勻；同時(shí)保持填料處理廢氣負(fù)荷均勻；另外，填料的粒徑從上到下依次從小到大變化著，使得中段填料155接受來自上段填料153所流下的工作液體所帶來的死亡微生物，下段填料157接收來自上段填料153和中段填料155工作液體帶來的死亡微生物時(shí)，由于中段填料155粒徑大于上段填料153，中段填料155間隙大于上段填料153間隙，下段填料157粒徑大，下段填料157間隙大于中段填料155與上段填料153的間隙，因此不易堵塞。

其中，氣體分布段144的腔室與可以通過第三管道113與第一空間123連通。氣體分布段144設(shè)置有氣體分布器163，第三管道113與氣體分布器163連通，以便于通過氣體分布器163均勻地在塔本體141內(nèi)分布?xì)怏w。

在本實(shí)施例中，噴淋系統(tǒng)147包括噴淋泵159、噴淋管161、液體分布器148，噴淋泵159與噴淋管161相互匹配，用于抽取儲(chǔ)液段143內(nèi)的工作液體。噴淋系統(tǒng)147設(shè)置在塔本體141之外，部分伸入塔本體141內(nèi)抽取位于儲(chǔ)液段143內(nèi)的工作液體。

其中，噴淋管161包括第二進(jìn)液端162與第二排液端164，第二進(jìn)液端162伸入儲(chǔ)液段143、第二排液端164從塔本體141的側(cè)壁伸入并且固定在填料架151的上方。每個(gè)上段填料153、中段填料155、下段填料157單獨(dú)設(shè)置噴淋管161。第二排液端164上分布著液體分布器148，工作液體由噴淋泵159引入循環(huán)進(jìn)液管119，通過液體分布器148得以均勻地噴灑于填料上，使得塔本體141內(nèi)水、氣分布均勻。

在本實(shí)施例中，循環(huán)泵121的第二管道105用于連接儲(chǔ)液段143與氣液傳質(zhì)箱107通過循環(huán)泵121。儲(chǔ)液段143可以通過循環(huán)泵121實(shí)現(xiàn)抽提與輸送，儲(chǔ)液段143內(nèi)的工作液體被靜置后，上清液可以通過循環(huán)泵121的第二管道105被送回氣液傳質(zhì)箱107，其余的排放。以實(shí)現(xiàn)工作液體的循環(huán)多次利用，節(jié)約資源。

在本實(shí)施例中，填料翻堆系統(tǒng)165包括翻堆電機(jī)(圖未示)與設(shè)置有攪拌槳(圖未示)的攪拌軸167。翻堆電機(jī)的輸出抽連接攪拌軸167并控制攪拌槳的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)速率不大于1r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)速率低，不會(huì)破壞生物膜的完整性。攪拌軸167從塔本體141的頂部伸入填料段145內(nèi)。攪拌槳的形狀可設(shè)計(jì)為柱體狀，且橫截面為等腰直角三角形，采用設(shè)置于攪拌軸167的攪拌槳攪拌填料以避免填料的徑流和壁流的現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)然在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，攪拌槳的形狀可根據(jù)需求進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

圖3是本實(shí)施例提供的另一種生物滴濾塔200的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖2和圖3，生物滴濾塔200與生物滴濾塔100的區(qū)別在于，生物滴濾塔200包含的儲(chǔ)液段143頂部設(shè)有曝氣管169與曝氣頭171，曝氣頭171安裝于曝氣管169之上，曝氣管169固定于塔本體141的側(cè)壁之上，位于儲(chǔ)液段143與氣體分布器163之間。曝氣管169與曝氣頭171的存在增加液體的溶解氧含量。

參閱圖4，本實(shí)施例提供的生物滴濾塔200與傳統(tǒng)生物滴濾處理裝置去除對(duì)間二甲苯的效果對(duì)比圖。由圖4可知，本發(fā)明提供的生物滴濾塔200的廢氣(對(duì)間二甲苯)無論是在啟動(dòng)階段還是穩(wěn)定運(yùn)行階段的去除效率均高于傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)的生物滴濾處理裝置所處理的廢氣(對(duì)間二甲苯)的去除效率。并且根據(jù)計(jì)算可知，生物滴濾塔200在穩(wěn)定運(yùn)行階段去除效率最大相較于現(xiàn)有技術(shù)的生物滴濾裝置的去除效率可提高21.5％。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。